Formation : Architecture informatique : processeur, mémoire et RISC-V

Ce que tu vas apprendre en 6 unités

1. 1

   Performance des ordinateurs

   Commence ici

   Explique les couches d’abstraction, des applications aux transistors, et mesure la performance avec le temps d’exécution, le nombre moyen de cycles par instruction (CPI), la fréquence d’horloge et la loi d’Amdahl.

   5 objectifs d'apprentissage

   Ce que tu vas apprendre

   1. 1.Décris les couches d’un système informatique et son interface entre matériel et logiciel
   2. 2.Définis et mesure la performance d’un ordinateur
   3. 3.Prévois le temps d’exécution avec l’équation de performance
   4. 4.Utilise la loi d’Amdahl pour estimer le bénéfice d’une amélioration
   5. 5.Explique le mur de puissance et le passage aux processeurs multicœurs
2. 2

   Jeux d’instructions et langage d’assemblage

   Lis et écris du langage d’assemblage RISC-V simple, et explique comment les instructions, les registres, l’adressage mémoire et les appels de procédure mettent en œuvre le code de haut niveau.

   6 objectifs d'apprentissage

   Ce que tu vas apprendre

   1. 1.Décris le fonctionnement des instructions, des registres et des opérandes en mémoire
   2. 2.Effectue des calculs et des comparaisons, et contrôle le déroulement d’un programme
   3. 3.Code et décode les instructions machine RISC-V
   4. 4.Mets en œuvre les appels de procédure avec les registres et la pile
   5. 5.Suis le parcours d’un programme, du code source au processus en cours d’exécution
   6. 6.Compare la conception des jeux d’instructions RISC et CISC
3. 3

   Arithmétique des ordinateurs

   Explique comment le matériel additionne, soustrait, multiplie et divise les entiers, détecte les dépassements de capacité, et représente et arrondit les nombres à virgule flottante.

   5 objectifs d'apprentissage

   Ce que tu vas apprendre

   1. 1.Additionne et soustrais des entiers, et détecte les dépassements de capacité
   2. 2.Conçois une unité arithmétique et logique
   3. 3.Multiplie et divise des entiers avec des circuits matériels
   4. 4.Représente des nombres réels en virgule flottante selon la norme IEEE 754
   5. 5.Calcule et arrondis avec des nombres à virgule flottante
4. 4

   Chemin de données du processeur

   Suis le parcours des instructions dans un chemin de données monocycle puis en pipeline, et explique comment les aléas sont traités grâce à l’envoi anticipé, aux suspensions et à la prédiction de branchement.

   5 objectifs d'apprentissage

   Ce que tu vas apprendre

   1. 1.Construis un chemin de données monocycle
   2. 2.Conçois l’unité de commande du processeur monocycle
   3. 3.Organise le chemin de données en pipeline
   4. 4.Détecte et résous les aléas de données
   5. 5.Traite les aléas de contrôle et prédis les branchements
5. 5

   Hiérarchie mémoire et caches

   Explique comment les caches exploitent la localité, calcule les taux de succès et le temps moyen d’accès à la mémoire, et décris comment la mémoire virtuelle et les TLB s’intègrent à la hiérarchie.

   6 objectifs d'apprentissage

   Ce que tu vas apprendre

   1. 1.Explique pourquoi les ordinateurs utilisent une hiérarchie mémoire
   2. 2.Retrouve des données dans des caches à correspondance directe et associatifs par ensembles
   3. 3.Explique les défauts de cache et les politiques d’écriture
   4. 4.Calcule la performance d’un cache
   5. 5.Explique comment la mémoire virtuelle et les TLB s’intègrent à la hiérarchie
   6. 6.Écris des programmes qui tiennent compte du cache
6. 6

   Processeurs parallèles et multicœurs

   Compare le parallélisme au niveau des instructions, des données et des threads, et explique comment les processeurs multicœurs, les GPU et les grappes de calcul se répartissent le travail et maintiennent la cohérence de la mémoire.

   5 objectifs d'apprentissage

   Ce que tu vas apprendre

   1. 1.Explique l’origine du parallélisme et la classification des architectures matérielles parallèles
   2. 2.Prévois et mesure les limites de l’accélération parallèle
   3. 3.Exploite le parallélisme de données avec SIMD, les processeurs vectoriels et les GPU
   4. 4.Partage la mémoire entre les cœurs et maintiens la cohérence des caches
   5. 5.Explique comment les grappes de calcul et les ordinateurs à l’échelle d’un entrepôt répartissent le travail sur les réseaux